Table of Contents

שילוב ADC ב-5G Systems

הגלגול החמישי (5G) רשתות אלחוטיות כבר הרחיקו בעידן של קישוריות חסרת תקדים, שיעורי נתונים מבטיחים מעל 10 Gbps, תקשורת אולטרה-עוצמה נמוכה (URLLC), ותקשורת מסיבית מסוג מכונה (mTC) כדי לממש את מטרות אלה שאפתניות, כל תת-מערכת ברשת הגישה רדיו (RAN) חייבת לפעול באפקטיביות גבוהה.

תחנות בסיס מודרניות 5G, במיוחד אלה המעסיקים מספר רב של קידוד (MIMO) ⁇ (MIMO) ⁇ , דורשים עשרות או אפילו מאות של רשתות לקבל בו זמנית.כל שרשרת דורש ADC המסוגלת לדגום אותות פס רחב ב-Gיגה-mple-per-II (GSPS) תוך שמירה על מספר יעיל של ביטים (ENOB).

התפקיד הקריטי של ADCs ב 5G Network Architecture

אנליסט RF ל- Digital Baseband

בכל מקלט אלחוטי, האנטנה ללכוד אות אנלוגי מתמשך זמן מודולד על תדירות נושא.זה אות חייב להיות מלוטש, מסונן הרץ, ולאחר מכן דיגיטציה לפני מעבד הבסיס יכול להרוס ולפענוח את המידע. ADC מבצע אותות המרה סופיים של GSPlias ללא GLC, רוחב הפסים האות הם רחב משמעותית מאשר בדורות קודמים.

עיבוד Beamforming ו-ספאטי

מערכות MIMO מסיביות מסתמכות על אנטנה בשלבי-ארית שמנחה את הדבורה באופן אלקטרוני על ידי התאמת השלב ו amplitude של אותות בכל רכיב. Digital beamforming, המציעה את הגמישות והביצועים הגדולים ביותר, דורש ADC ייעודי לכל אלמנט אנטנה או תת-דלקתי (ללא רזולוציה גבוהה ADCs), המשקל של תוספת משקל המקוטב על ידי המעבד הדיגיטלי יהיה מכווץ על ידי ה-CDC לפחות על ידי הפחתת ההשפעה של מערכת תקשורת מספרית (C) ו-ה (CDC) באופן ישיר ואפקטים (CDC-Q-Q-SQ-SQ-הפחתת אותות).

היתרונות של אינטגרציה ADC

מידע משופר באמצעותput

היתרון הישיר ביותר של שילוב ADCs מתקדם לתוך תשתיות 5G הוא שיפור בנתונים גולמיים באמצעות חישוב.רזולוציה גבוהה יותר ושיעורי הדגימה מהירים יותר מאפשרים מעבד הבסיס ללכוד מידע נוסף מהאות המתקבל, ובכך תמיכה תוכניות מודולציה גבוהה יותר כגון 256-QAM ו 1024-QAMHz לדוגמה, ADC עם 12 סיביות ENOB ב 2SP יכול לתמוך ממד מבוזר באמצעות שיפור משמעותי של תאים עם ADC2Bps עם שיפור תפעולי של 164 / ADC עם שיפור תפעולי עם שיפור תפעולי של 1BS עם שיפור תפעולי עם ADC עם ADC עם שיפור משמעותי באמצעות ADC עם שיפור משמעותי באמצעות ADC עם ADC עם ADC עם שיפור משמעותי באמצעות ADC עם שיפור משמעותי באמצעות ADC עם שיפור משמעותי עם שיפור משמעותי עם שיפור משמעותי עם שיפור תפעולי של 30 / ADC עם שיפור משמעותי עם ADC עם שיפור משמעותי עם שיפור משמעותי באמצעות ADC עם שיפור תפעולי של 30 / תואמים עם ADC עם שיפור משמעותי באמצעות ADC עם ADC עם שיפור משמעותי עם שיפור משמעותי עם ADC2SP עם שיפור משמעותי עם שיפור משמעותי של 10.

צמצום ה-URL

Latency נמוך הוא סימן ההיכר של 5G, עם שירותי URLLC מיקוד זמני עגול של 1 ms או פחות. ADCs המשלבים צנרת או הצלחה-approximation רישום (SAR) עם מהירויות המרה נמוכה להפחית את הזמן מאנטנה לפלט בסיס.

שיפור איכות האות וטווח דינמי

רשתות 5G חייבות לפעול בסביבות ספקטרום צפופות יותר ויותר.התערבות ערוץ Adjacent, אותות בלוקים, רעש בפס כל מקטין את איכות האות הרצויה.- ADCs לטווח גבוה - אלה עם טווח דינמי ללא נזיחה (SFDR) מעל 80 dB - יכול להפחית את ההשפעות הללו על ידי דיגיטציה מדויקת הן רכיבים חלשים וחזקים ללא יכולת זו חשובה במיוחד בתרחישים יקרים של דינמיקה (Digma) יותר, כלומר, כדי להרחיב את ההשפעות של דינמיקה מתקדמת יותר של קריטריונים מתקדמים יותר.

Enabling Massive MIMO ו-Fully Digital Arrays

Massive MIMO היא אבן הפינה של 5G קיבולת שיפור.התיאורטי, הוספת יותר אנאנטנות מגבירה את יעילות ספקטרלית עם מספר אלמנטים, אבל רק אם כל נתיב אנטנה הוא דיגיטציה עם מספיק דיוק.אדריכלות היברידית לחלוק ADCs בין אלמנטים מרובים להפחית את העלות אבל הקרבה גמישות וביצועים דיגיטליים מלאים, שבו כל אחד מהם יש את ADC ייעודי שלה, מציעה את היכולת הגבוהה ביותר 24CM מתקדם תהליכים סטנדרטיים.

אתגרים טכניים באינטגרציה ADC עבור 5G

ניהול חשמל ו-Thermal Management

המכשול העיקרי לשילוב ADC ב-5G הוא פיזור כוח.מהירות גבוהה, רזולוציה גבוהה ADCs בדרך כלל לצרוך כוח משמעותי - על סדר של כמה מאות מילימטרים לערוץ עבור התקנים ברמה GSPS. כאשר מכפיל על ידי 64 או 128 ערוצים בתחנת בסיס אחת, תקציב הכוח המצטבר הופך משמעותי.

Jitter and clock Integrity

סמרטוט ג'ייטר - הווריאציות האקראיות בתזמון השעון המפוספס - מחלחל רעש שמגביל את SNR האפשרי, במיוחד בתדרי קלט גבוהים.עבור אות 5G mmWave ב-28 GHz, אפילו 100 שניות של משמרות שורש-mean-mean-mean-mean-square (RMS) יכול להפיג את SNR על ידי 1GMB כדי לשמור על אותה מעגל נמוך, אך צריך להיות זהיר עם שעון , אך ורקד-R.

שטח ועלויות Constraints

אזור למות הפיזי הנצרך על ידי ADCs בקנה מידה עם מספר הערוצים ואת ההחלטה.ב המקלט MIMO מסיבי עם 64 ערוצים, מערך ADC יכול לקחת חלק משמעותי של אזור השבבים רדיו, עלייה בעלויות הייצור.מערכת על שבב (SoC) אסטרטגיות המשלבות את ADC עם בלוקים לעיבוד דיגיטלי (למשל, חומרים דיגיטליים, מנועי FFT) לתוך מעגל משולב של מערכת יחסים גמישים ולהפחית את עלויות אנלוגיות של מערכת ההפעלה הכוללת של לוגיקה.

תצפית אזור ניקוויקט ו- Nyquist Zone

ארכיטקטורות RF ישירות, אשר מבטלות את שלב ההפחתה האנלוגי המסורתי, דורשים ADCs עם רוחב פס קלט המשתרע על פני כמה ג'יגההרץ.עבור נושאת רדיו חדש 5G (NR) בלהקות N257 (28 GHz), ADC חייב להיות רוחב פס אנלוגי של לפחות 6 GHz כדי לכסות את התדירות לאחר תכנון תדירות.

ADC אדריכלות: 5G Infrastructure

נספח (SAR) ADCs

SAR ADCs הפכו להיות עבודת הכפלה עבור יישומים רבים של 5G בגלל יעילות הכוח מעולה שלהם ואת האזור הקומפקטי שלהם. עיצובים SAR מודרני להשיג החלטות של 12-16 סיביות בשיעורים דגימה עד כמה GSPS, באמצעות טכניקות כגון לוגיקה סינכרונית, capacitive DAC פיצול, ועיצוב רעש. היעדר מגבר ליניארי (כמו ב- ADCs) הופך לעתים קרובות ל- CMG5 מתפצלת עבור רכיבי ACMG 6G.

המונחים: ADCs

פיפיר ADCs מציעים סחר נוח בין מהירות (עד multi-GSPS) ורזולוציה (12-14 ביטים) הם בשימוש נרחב במקלטי תחנת בסיס הדורשים טווח דינמי מתון וגבוה באמצעות לוח. עם זאת, צריכת החשמל שלהם היא בדרך כלל גבוה יותר מאשר זה של SAR ADCs עבור אותה החלטה. Newer עיצובים להפעיל פתח-loopsue amplators ותיקון דיגיטלי כדי להפחית את הכוח, וחלקם של צינורות (בחזרה) עם צינורות טוב יותר (מחדש) עבור אותו פתרון טוב יותר מ- SARd) עבור אותו פתרון.

זמן קצר דלתא-Sigma Modulators

עבור אותות צר פס 5G או כאשר טווח דינמי מאוד נדרש (למשל, לדו-קיום עם מערכות 4G מורשת), זמן מתמשך דלה-sigma (CT- ⁇ ) מודולטורים הם אטרקטיביים.הם מנצלים oversampling ורעש עיצוב לדחוף את הרעש הקוונטי מחוץ ללהקת האות, השגת ENOB מעל 15 סיביות.

זמן קצר: ADCs

כאשר שיעור הדגימה הנדרשת עולה על זה של ADC יחיד, ניתן להפעיל מספר ADCs במקביל עם שעונים מזוהים.זמן-interleaving יכול להשיג שיעורי דגימה של עשרות GSPS, מה שהופך אותו אדריכלות של בחירה עבור mmWave ישיר-conversions.ההחלופה העיקרית היא הדור של תקלות (ההתפרצות, רווח, תזמון, ותזמון חיוני כדי לייצר מקלטים דיגיטליים).

אסטרטגיות ל-5G Radio Front-Ends

RF ישיר Sampling vs. Heterodyne Architecture

מקלטי הטרודין המסורתיים מבטלים את אות RF לתדירות בינונית (IF) לפני המרה ADC, המחייבת ערבובים, אוצילטורים מקומיים, ו- IF מסננים. Direct RF sampling, מצד שני, דיגיטציה את האות ב- RF או ב- IF נמוך מאוד, ביטול שלבים אנלוגיים מרובים. גישה זו מפחיתה את הסימול, טונה טונה, ומאפשרת תוכנה בעלת תפקוד רדיו-אדום (S) במיוחד עבור ביצועים מרובים (DV) עבור ביצועים מהירים יותר נמוך יותר (DV-R) עבור ביצועים).

ADC ייעודי לאנטנהמנט לעומת ADC משותף

במערכות MIMO מסיביות, הבחירה בין דה המציין ADC לכל רכיב אנטנה או שיתוף ADC בין אלמנטים מרובים באמצעות קידוד אנלוגי או עיבוד subarray היא החלטה ביקורתית ארכיטקטונית (התמונים דיגיטליים מלאים) מציעים את הגמישות והקיבולת הגבוהה ביותר, אך בעלות גבוהה 6GHz (ADCs משותף) להפחית את עוצמת החשמל אך מגבילה את רמות החופש ודורשת שינויים אנלוגיים מורכבים יותר כגון מצע טכניקות כגון מצע של מצע דיגיטלי ל- ADC לעתים קרובות.

השפעה של ADC אינטגרציה על ביצועי רשת

מדדו באמצעות קבלות בשדה משפט

ניסויים בתחום שנערך על ידי ספקים גדולים של תשתיות הוכיחו כי שדרוג ADCs מ 12 סיביות לרזולוציה של 14 סיביות בתחנות בסיס MIMO מסיבית מניב עלייה של 15-20% בתא הממוצע באמצעות חישוב בתנאים של הפרעות בעולם האמיתי. שיפור זה נובע מהיכולת לדיגיטלית רכיבים מרובפטיים חלשים ללא רעש קוונטי נוסף, ובכך להגדיל את הדירוג של ממטריקס ערוץ MIMO באופן דומה, צמצום ADC מ -200 גירסאות גבוהות ל GHz (R.

אנרגיה על ביט

יעילות האנרגיה של המקלט של תחנת הבסיס כולה היא לעתים קרובות לכמת nanojoules (nJ /bit) עם שילוב של כוח נמוך ADCs, 5G רדיו מסיבי MIMO להשיג יעילות מתחת 10 nJ /bit עבור מקלט 64 ערוצים ב 1 Gbps שנצבר באמצעות לוח. על מחקר מתמשך מיקוד NJ /bit עבור 6G מערכות ידרוש ADC עם מנוע נמוך מ 1 / FCC / FST (FST) יכול להיות מתקדם כמו טרמפיסט מתקדם דרך פאס) כגון טרמפיסט מתקדם (מסטר) פאס) , כמו טרמפיסט מתקדם .

כיוונים עתידיים: ADC Evolution לקראת 6G

מעבר ל-100 GHz: Terahertz Communications

הגבול הבא לתקשורת אלחוטית שוכן בתת-הטראץ (100–300 GHz) ו terahertz (0.3-3 THz) להקות. בתדרים אלה, רוחב פס אותות עשוי לעלות על 10 GHz, ולהשיג החלטה נאותה עם טכנולוגיית ADC הנוכחית הוא מאתגר מאוד.חוקרים בודקים גישות חלופיות כגון ADCsed photonicsted ADCs, אשר משתמשים ב-Fampling כדי להשיג תת-apture-II, ו-perive טכניקות.

AI-Enhanced ADC Calibration and control

אלגוריתמי למידת מכונה משמשים יותר ויותר כדי להתאים את ביצועי ADC בזמן אמת.רשתות ניליות יכולות לחזות הטיה אופטימלית, calibrate ניגוד במערךים של זמן, ואפילו לבצע פיצוי לא ליניאריות. integrating מנועי AI אלה ישירות על אותו שבב כמו מערך ADC יאפשר 5G ו-6G תחנות בסיס כדי להתאים באופן אוטונומי לתנאי הפרעה סביבתיים ודפוסי.

אינטגרציה עם Digital Pre-Distortion (DPD)

במסלולי שידור, ADCs מהירים משמשים גם בלולאות משוב להגדרה דיגיטלית (DPD), אשר לינארית את מגברי החשמל ומשפר את יעילות השידור.אדריכלות רדיו עתידיות עשויות לאחד את המקלט ו- DPD ADCs למערך משותף יחיד, חיסכון נוסף עלות ומרחב ההתכנסות.זה מציב דרישות מחמירות אפילו יותר על רוחב פס ליניארי, אבל המערכת הפוטנציאלית היא הטבות משמעותיות.

שיקולים מעשיים להפצת ADC-Enhanced 5G Infrastructure

שרשרת אספקה ו- Qualification

בחירת ADC הנכון עבור עיצוב תחנת בסיס 5G דורש הערכה זהירה של פרמטרים של נתונים בתנאים ריאליים, כולל על טמפרטורה וריאציות מתח. ADCs חייב לעמוד בסטנדרטים של אמינות מחמיר כגון JEDEC JESD47 ו Telcordia GR-468 עבור ציוד תקשורת חיצונית.בנוסף, שרשרת האספקה עבור ביצועים גבוהים ADCs מרוכז בין כמה ספקים מיוחדים, ולהוביל פעמים יכול להיות ארוך חברות עבור ספקים רשת מאובטחים לספקים עם אספקה מאובטחים.

בדיקות ואימות

סיווג ביצועי ADC בהקשר 5G דורש הגדרות בדיקה המסוגלות לייצר גלפורים מודולים עם יחס כוח שיא-to-average (PAPR) ומאפיינים ספקטרליים. EVM (גודל טרור) מדידות על בסיס בלוק חד-פעמי הן יותר אינפורמטיביות מאשר ציוד ניסיוני מסורתי (ATE) המשמש גם לבדיקות יכולות להיות מסוגלות טיפול מהיר של נתונים של JDC לעתים קרובות יותר מאשר פרמטרים אוטומטיים.

עיצוב משותף עם Digital Front-End

אופטימיזציה של שרשרת עיבוד דיגיטלי בשילוב עם המאפיינים ADC יכול להניב רווחים משמעותיים ביצועים.לדוגמה, הפעלת סינון דיגיטלי כדי להפחית את הרעש מחוץ לפס לפני הפחת יכול להירגע הדרישות האנטי-פליות של ADC. . . . מקבילה הסתגלות יכול לפצות על התגובה תדר של ADC מתגלגלת.

מסקנה: ADCs כאבן הפינה של 5G Evolution

הגדלת אנליסטים ל-Digital Converters לתוך תשתיות 5G אינה שיפור היקפי, אלא דרישה מרכזית להשגת הקפיצה בנתונים באמצעות חישוב, הפחתה בעקביות, ויעילות ספקטרלית המגדירה את תקן.מאפשרת מהלכים דיגיטליים לחלוטין של MIMO כדי לתמוך במנגנוני RF מתקדמים יותר, כולל קצבי פיתוח גבוהים יותר, כולל אינטגרציה דיגיטלית של מערכות קומפקטיות גבוהה יותר, כולל מהירות גבוהה יותר של קומפקטיות של קומפקטיות רשתית, כולל קומפקטיות גבוהה יותר, כולל מהירות גבוהה יותר, כולל קומפקטיות של מהירות גבוהה יותר, כולל קומפקטיות רשת קומפקטיות, כולל קומפקטיות רשת RF מתקדמת, כולל קומפקטיות גבוהה יותר, כולל קומפקטיות גבוהה יותר, כולל קומפקטיות גבוהה יותר, כולל קומפקטית אבטחה גבוהה יותר, כולל קומפקטית אבטחה גבוהה יותר, כולל קומפקטיות גבוהה יותר, כולל קומפקטיות גבוהה יותר, כולל קומפקטיות גבוהה יותר, כולל קומפקטיות גבוהה יותר, כולל קומפקטית אבטחה גבוהה יותר, כולל קומפקטיות אבטחה גבוהה יותר, 000 קומפקטית אבטחה גבוהה יותר, כולל קומפקטית אבטחה גבוהה יותר, כולל קומפקטית אבטחה גבוהה יותר, כמו גם קומפקטית אבטחה גבוהה יותר, 000 קומפקטיות זמן, כמו גם קומפקטי

לקריאה נוספת, לשקול את המשאבים החיצוניים הבאים: FLT:0IEEE: דרישות ADC עבור 5G Massive MIMOIRFLT 1,FLT:2Analog מכשירים: 5G mmWave Infrastructure ו- ADC TechnologyFLT 3,FLT:4Texas Instruments: High-Speed ADC עבור 5G Bases: 5G:5: